作者：【吴业亮】
博客：http://blog.csdn.net/wylfengyujiancheng
一、前言
简单介绍下bcache，bcache是linux内核块设备层的cache。主要是使用SSD盘在IO速度较慢的HDD盘上面做一层缓存，从而来提高HDD盘的IO速率。一个缓存设备(SSD)可以同时为多个后端设备(HDD)提供缓存。既然是缓存，那自然就会想到缓存策略，bcache支持三种缓存策略：
- writeback：回写策略，所有的数据将先写入缓存盘，然后等待系统将数据回写入后端数据盘中。
- writethrough：直写策略(默认策略)，数据将会同时写入缓存盘和后端数据盘。
- writearoud：数据将直接写入后端磁盘。
bcache比较灵活，缓存策略可以随时修改，也可以针对不同的bcache设备设置不同的缓存策略。以下会按照安装、配置和使用这几个部分来说明具体使用bcache的过程。bcache可以大概分为两个部分，一个是linux内核模块，一个是bcache-tools，bcache内核模块在linux内核3.10及以上才支持，所以使用bcache，需要将内核升级到3.10及以上版本才行
官网说bcache的性能完全优于flashcache，参考：
http://www.accelcloud.com/2012/04/18/linux-flashcache-and-bcache-performance-testing/
官网介绍：
https://wiki.archlinux.org/index.php/Bcache
https://bcache.evilpiepirate.org/
bcache-tools 源码：
https://evilpiepirate.org/git/bcache-tools.git
一、升级内核
1、官网下载内核
http://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/
**注意：**编译前修改.config文件开启CONFIG_BCACHE
CONFIG_BCACHE=y
2、编译内核
忽略
3、安装内核
# rpm -ivh kernel-4.18.20-1.x86_64.rpm --force
4、生成grub
# grub2-set-default 0 && grub2-mkconfig -o /etc/grub2.cfg
5、重启
# reboot
6、加载内核
# modprobe bcache
# lsmod | grep bcache
二、安装bcache-tools
1、安装依赖libblkid-devel和gcc
# yum install libblkid-devel gcc -y
2、下载bcache-tools源码
下载链接为
https://github.com/g2p/bcache-tools/releases。
3、解压包
# tar -zxvf bcache-tools-1.0.8.tar.gz
# cd /root/bcache-tools-1.0.8
4、安装
# make
# make install
三、创建bcache设备
1、创建后端低速设备(一般是HDD、SATA盘等)
# make-bcache -B /dev/sdc
UUID: 1eca911e-c9c9-4d9b-84c0-c1da023574ed
Set UUID: 5cf29253-f347-435e-a3db-b99006c8e6e0
version: 1
block_size: 1
data_offset: 16
可以看到，在sdb(HDD)磁盘下，出现了bcache0节点，这个bcache0可以理解为就是/dev/sdb磁盘了
# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb 8:16 0 80G 0 disk
sr0 11:0 1 1024M 0 rom
fd0 2:0 1 4K 0 disk
sdc 8:32 0 200G 0 disk
└─bcache0 252:0 0 200G 0 disk
sda 8:0 0 80G 0 disk
├─sda2 8:2 0 79G 0 part
│ ├─centos-swap 253:1 0 4G 0 lvm [SWAP]
│ └─centos-root 253:0 0 75G 0 lvm /
└─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
对bcache0进行格式化操作了。
# mkfs.xfs /dev/bcache0
meta-data=/dev/bcache0 isize=256 agcount=4, agsize=1310720 blks
= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
= crc=0 finobt=0
data = bsize=4096 blocks=5242878, imaxpct=25
= sunit=0 swidth=0 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=0
log =internal log bsize=4096 blocks=2560, version=2
= sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
挂载目录
# mkdir /wyl
# mount /dev/bcache0 /wyl
# df -h
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /dev
tmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /dev/shm
tmpfs 2.0G 8.6M 2.0G 1% /run
tmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos-root 18G 1.6G 16G 9% /
/dev/sda1 497M 170M 328M 35% /boot
tmpfs 394M 0 394M 0% /run/user/0
/dev/bcache0 20G 33M 20G 1% /wyl
2、创建前端缓存磁盘（SSD）
# make-bcache -C /dev/sdb
UUID: 51d3daf3-ca90-4bf7-9499-79b98321c43a
Set UUID: f43c7118-4595-49cf-a17c-1965ee939b4b
version: 0
nbuckets: 163840
block_size: 1
bucket_size: 1024
nr_in_set: 1
nr_this_dev: 0
first_bucket: 1
建立映射关系
把我们创建好的后端低速设备和前端高速设备建立联系，这样高速设备才能为低速设备提供缓存作用。
首先需要获取该缓存盘(/dev/sdb)的cset.uuid，通过bcache-super-show命令查看：
# bcache-super-show /dev/sdb
sb.magic ok
sb.first_sector 8 [match]
sb.csum AD0668369D7EED63 [match]
sb.version 3 [cache device]
dev.label (empty)
dev.uuid 51d3daf3-ca90-4bf7-9499-79b98321c43a
dev.sectors_per_block 1
dev.sectors_per_bucket 1024
dev.cache.first_sector 1024
dev.cache.cache_sectors 167771136
dev.cache.total_sectors 167772160
dev.cache.ordered yes
dev.cache.discard no
dev.cache.pos 0
dev.cache.replacement 0 [lru]
cset.uuid f43c7118-4595-49cf-a17c-1965ee939b4b
备建立联
# echo "f43c7118-4595-49cf-a17c-1965ee939b4b" > /sys/block/bcache0/bcache/attach
操作完成后，可以通过lsblk命令查看结果
# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb 8:16 0 80G 0 disk
└─bcache0 252:0 0 200G 0 disk /wyl
sr0 11:0 1 1024M 0 rom
fd0 2:0 1 4K 0 disk
sdc 8:32 0 200G 0 disk
└─bcache0 252:0 0 200G 0 disk /wyl
sda 8:0 0 80G 0 disk
├─sda2 8:2 0 79G 0 part
│ ├─centos-swap 253:1 0 4G 0 lvm [SWAP]
│ └─centos-root 253:0 0 75G 0 lvm /
└─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
三、快速配置方式
上面我们配置大概分了三个步骤：创建后端设备、创建前端缓存设备、建立他们之间的映射关系。
1、快速创建
# make-bcache -C /dev/sdb -B /dev/sdc
2、查看
# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb 8:16 0 80G 0 disk
└─bcache0 252:0 0 200G 0 disk /wyl
sr0 11:0 1 1024M 0 rom
fd0 2:0 1 4K 0 disk
sdc 8:32 0 200G 0 disk
└─bcache0 252:0 0 200G 0 disk /wyl
sda 8:0 0 80G 0 disk
├─sda2 8:2 0 79G 0 part
│ ├─centos-swap 253:1 0 4G 0 lvm [SWAP]
│ └─centos-root 253:0 0 75G 0 lvm /
└─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
3、同样支持多个后端设备
make-bcache -C /dev/sdb -B /dev/sdc /dev/sdd
四、高级功能
1、指定块大小
在make-bcache的时候加入-w和-b参数，主要是提高缓存性能
-w block size 默认2K，一般需要block size = 后端设备的扇区大小。
-b bucket size，一般需要bucket size = 前端缓存设备的erase block size大小。
2、修改缓存策略
查看缓存策略，可以看到默认的策略是writethrough，也就是直写模式
# cat /sys/block/bcache0/bcache/cache_mode
[writethrough] writeback writearound none
修改缓存策略
# echo writeback > /sys/block/bcache0/bcache/cache_mode
然后查看是否生效
# cat /sys/block/bcache0/bcache/cache_mode
writethrough [writeback] writearound none
注：就算机器重启之后缓存策略也不会失效的。
五、删除bcache
1、解除缓存盘和后端盘关系
要将缓存盘从当前的后端磁盘删除，只需将缓存盘的cset.uuid detach到bcache设备即可实现
查看ssd的cset.uuid
# bcache-super-show /dev/sdb | grep cset.uuid
cset.uuid f43c7118-4595-49cf-a17c-1965ee939b4b
解除绑定
echo f43c7118-4595-49cf-a17c-1965ee939b4b > /sys/block/bcache0/bcache/detach
查看结果
# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb 8:16 0 80G 0 disk
sr0 11:0 1 1024M 0 rom
fd0 2:0 1 4K 0 disk
sdc 8:32 0 200G 0 disk
└─bcache0 252:0 0 200G 0 disk
sda 8:0 0 80G 0 disk
├─sda2 8:2 0 79G 0 part
│ ├─centos-swap 253:1 0 4G 0 lvm [SWAP]
│ └─centos-root 253:0 0 75G 0 lvm /
└─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
可以看到sdb下面已经没有bcache0了。
2、删除后端盘
# umount /wyl/
# echo 1 > /sys/block/bcache0/bcache/stop
# echo 1 >/sys/fs/bcache/f43c7118-4595-49cf-a17c-1965ee939b4b/unregister
# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb 8:16 0 80G 0 disk
sr0 11:0 1 1024M 0 rom
fd0 2:0 1 4K 0 disk
sdc 8:32 0 200G 0 disk
└─bcache0 252:0 0 200G 0 disk
sda 8:0 0 80G 0 disk
├─sda2 8:2 0 79G 0 part
│ ├─centos-swap 253:1 0 4G 0 lvm [SWAP]
│ └─centos-root 253:0 0 75G 0 lvm /
└─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
3、验证
# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sdb 8:16 0 80G 0 disk
sr0 11:0 1 1024M 0 rom
fd0 2:0 1 4K 0 disk
sdc 8:32 0 200G 0 disk
sda 8:0 0 80G 0 disk
├─sda2 8:2 0 79G 0 part
│ ├─centos-swap 253:1 0 4G 0 lvm [SWAP]
│ └─centos-root 253:0 0 75G 0 lvm /
└─sda1 8:1 0 1G 0 part /boot
4、格式化磁盘
mkfs.xfs /dev/sdb -f
mkfs.xfs /dev/sdc -f
六、遇到的问题
1、擦除磁盘中的超级块中的数据
用磁盘作为Bcache磁盘前，请先确保磁盘是空的，或者磁盘中的数据无关紧要。如果磁盘中有文件系统，将会出现如下错误：
# make-bcache -C /dev/sdc
Device /dev/sdc already has a non-bcache superblock, remove it using wipefs and wipefs -a
擦除磁盘中的超级块信息：
# wipefs -a /dev/sdc
/dev/sdc: 2 bytes were erased at offset 0x00000438 (ext4): 53 ef
#
2、如果使用make-bcache命令出现了如下打印，那就说明当前磁盘已经是bcache磁盘，
# make-bcache -B /dev/sdb
Already a bcache device on /dev/sdb, overwrite with --wipe-bcache
加上 --wipe-bcache参数就可以了：
# make-bcache -B /dev/sdb --wipe-bcache
